Сергей Романович родился в 1894 горду в Москве в семье инспектора Опекунского совета.
С 1909 по 1918 год учился на живописном отделении Московского училища живописи, ваяния и зодчества у Н. Касаткина, А. Архипова, К. Коровина, П. Кузнецова.
1912–1914 — познакомился с М. Ларионовым и Н. Гончаровой, стал членом объединения «Лучисты и будущники», пробовал себя в неопримитивизме, кубизме, лучизме.
1918–1920 — преподавал в изостудии московского Пролеткульта, в 1922–1923 — в московском ВХУТЕМАС (руководитель мастерской живописи и рисования, профессор).
1921–1926 — являлся членом объединения «Маковец», участвовал в его выставочной и издательской деятельности. «Маковец» (1921–1927) — художественно-литературное объединение, названное в честь холма, на котором Сергием Радонежским была основана Троице-Сергиева лавра, по выражению П. А. Флоренского — «средоточной возвышенности русской культуры». Члены общества — в их числе В. Н. Чекрыгин, Л. Ф. Жегин, Л. А. Бруни, К. К. Зефиров, Н. М. Чернышев, П. А. Флоренский, Р. А. Флоренская, — утверждали идеи о единстве художественного и духовно-философского начала, о стремлении к соборности и синтезу в искусстве, о преемственности культурных традиций.
1920–1929 (с перерывами) — преподавал в воронежском отделении ВХУТЕМАС (один из организаторов).
1928 — вступил в Общество московских художников (ОМХ).
1932 — принят в Московское отделение Союза художников РФСФР.
1931–1932 — преподавал в Архитектурно-строительном институте, направлялся в творческие командировки на Русский Север, в Среднюю Азию, Азербайджан.
1935–1948 — работал в мастерской монументальной живописи Академии архитектуры СССР.
В 1941 году был мобилизован в войска ПВО, участвовал в работах по обороне Москвы, зимой 1941–1942 года попал в госпиталь, по состоянию здоровья был освобожден от армии.
После войны почти не экспонировал свои произведения, зарабатывая на жизнь монументальными, а с 1960-х — скульптурными заказами, в 1950 году преподавал на декоративном отделении Московского высшего художественно-промышленного училища.
Основная часть работ, созданных С. М. Романовичем в станковой живописи и графике, посвящена античной и христианской темам, которые он разрабатывал в течение всей жизни.
Автор теоретических работ «О реализме», «Об искусстве», воспоминаний о М. Ф. Ларионове, статей, посвященных Феофану Греку, Н. Н. Ге, П. И. Бромирскому, П. В. Митуричу, К. К. Зефирову.
Умер в Москве 21 ноября 1968 года, похоронен на Даниловском кладбище.